Hemoglobīna nozīme
Skābeklis asinīs tiek transportēts, izmantojot divus atšķirīgus mehānismus: tā izšķīšanu plazmā un saistīšanos ar sarkano asins šūnu vai eritrocītu hemoglobīnu.
Tā kā ūdens šķīdumos skābeklis gandrīz nešķīst, cilvēka organisma izdzīvošana ir atkarīga no pietiekama hemoglobīna daudzuma. Patiesībā veselīgam indivīdam vairāk nekā 98% skābekļa, kas atrodas noteiktā asins tilpumā, ir saistīts ar hemoglobīnu un tiek transportēts ar eritrocītiem.
Saikne starp hemoglobīnu un skābekli
Skābekļa saistīšanās ar hemoglobīnu ir atgriezeniska un atkarīga no šīs gāzes daļējā spiediena (PO2): plaušu kapilāros, kur plazmas PO2 palielinās skābekļa difūzijas dēļ no alveolām, hemoglobīns saistās ar skābekli; perifērijā, kur skābeklis tiek izmantots šūnu metabolismā un plazmas PO2 pilieni, hemoglobīns pārnes skābekli uz audiem.
Bet kas ir PO2?
Daļējs skābekļa spiediens
Gāzes, piemēram, skābekļa, daļējais spiediens ierobežotā telpā (plaušās), kurā ir gāzu maisījums (atmosfēras gaiss), tiek definēts kā spiediens, kāds šai gāzei būtu, ja tā viena pati aizņemtu attiecīgo telpu.
Lai vienkāršotu koncepciju, iedomāsimies daļēju spiedienu kā skābekļa daudzumu: jo lielāks ir skābekļa parciālais spiediens, jo augstāka ir tā koncentrācija.Tas ir ļoti svarīgs aspekts, ja uzskatām, ka gāzei ir tendence izkliedēties no punkta ar augstāku koncentrāciju (augstāks parciālais spiediens) uz punktu ar zemāku koncentrāciju (zemāks parciālais spiediens).
Šis likums regulē gāzu apmaiņu plaušās un audos.
Faktiski plaušu līmenī, kur alveolu gaiss ir ciešā saskarē ar ļoti plānām asins kapilāru sieniņām, skābekļa molekulas nonāk asinīs, jo skābekļa parciālais spiediens alveolārajā gaisā ir augstāks par PO2 no asinīm.
Dati par roku, venozo asiņu PO2, kas sasniedz pomonu atpūtas apstākļos, ir aptuveni vienāds ar 40 mmHg, savukārt jūras līmenī alveolārais PO2 ir aptuveni 100 mmHg; līdz ar to skābeklis diferencējas saskaņā ar savu koncentrācijas gradientu (daļēju spiedienu) no alveolām uz kapilāriem.
Kad arteriālās asinis sasniedz audu kapilārus, koncentrācijas gradients mainās. Faktiski šūnā miera stāvoklī intracelulārais PO2 ir vidēji 40 mmHg; Tā kā, kā redzējām, asinīm kapilāra arteriālajā galā PO2 ir 100 mmHg, skābeklis izkliedējas no plazmas uz šūnām.Difūzija apstājas, kad venozās kapilārās asinis sasniedz tādu pašu skābekļa daļējo spiedienu kā asinis. intracelulārā vide, ti, 40 mmHg (atpūtas apstākļos) .Fiziskas slodzes laikā samazinās skābekļa koncentrācija šūnu vidē un līdz ar to arī gāzes daļējais spiediens (pat līdz 20 mmHg); līdz ar to skābeklis no plazmas izdalās ātrāk un konsekventāk.
Kā redzējām, adekvāta skābekļa uzņemšana plaušās, kas plūst plaušu kapilāros, stingri ir atkarīga no alveolārajos maisiņos iepakotā gaisa daļējā spiediena; mēs arī esam redzējuši, kā šeit alveolārais PO2 parasti (jūras līmenī) ir vienāds ar 100 mmHg; ja šī vērtība tiek pārmērīgi samazināta, skābekļa difūzija no gaisa uz asinīm ir nepietiekama un rodas bīstams stāvoklis, kas pazīstams kā hipoksija.
Hipoksija: maz skābekļa asinīs
Alveolārā gaisa daļējais spiediens var pazemināties lielā augstumā (jo ir samazināts atmosfēras spiediens) vai ja plaušu ventilācija ir nepietiekama (kā tas notiek plaušu slimību, piemēram, hroniska obstruktīva bronhīta, astmas, fibrozes plaušu slimību, plaušu tūskas klātbūtnē). un emfizēma).
Tāda pati situācija rodas, ja alveolu siena sabiezē vai samazinās to virsmas laukums. Skābekļa difūzijas ātrums no gaisa uz asinīm patiesībā ir tieši proporcionāls pieejamās alveolārās virsmas laukumam un apgriezti proporcionāls alveolārās membrānas biezumam.
Emfizēma, deģeneratīva plaušu slimība, ko galvenokārt izraisa cigarešu dūmi, iznīcina alveolus, samazinot gāzes apmaiņai pieejamo virsmu; savukārt plaušu fibrozes gadījumā rētaudu nogulsnēšanās palielina alveolārās membrānas biezumu. Abos gadījumos skābekļa difūzija caur alveolārajām sienām ir daudz lēnāka nekā parasti.
Hipoksiju var izraisīt arī samazināta hemoglobīna koncentrācija arteriālajās asinīs.Slimības, kas samazina hemoglobīna daudzumu sarkanajās asins šūnās vai to skaits, negatīvi ietekmē asins spēju pārvadāt skābekli. Ārkārtējos gadījumos, piemēram, cilvēkiem, kuri ir zaudējuši ievērojamu asiņu daudzumu, hemoglobīna koncentrācija var būt nepietiekama, lai apmierinātu šūnu skābekļa prasības; šajos gadījumos vienīgais risinājums pacienta dzīvības glābšanai ir asins pārliešana.
Hemoglobīna disociācijas līkne
Fiziskā saistība starp PO2 plazmu un ar hemoglobīnu saistītā skābekļa daudzumu ir pētīta in vitro, un to raksturo raksturlielums hemoglobīna disociācijas līkne.
Ievērojot attēlā redzamo līkni, redzams, ka pie PO2, kas vienāds ar 100 mmHg (vērtība, kas parasti reģistrēta alveolārajā zonā), 98% hemoglobīna ir saistīti ar skābekli.
Ņemiet vērā, ka pie vērtībām, kas ir lielākas par 100 mmHg, hemoglobīna piesātinājuma procentuālais daudzums vairs nepalielinās, par ko liecina līknes saplacināšana; tā paša iemesla dēļ, kamēr alveolārais PO2 paliek virs 60 mmHg, hemoglobīns ir piesātināts vairāk nekā par 90%, tāpēc tas saglabā gandrīz normālu skābekļa transportēšanas spēju asinīs. Plašāku informāciju skatiet rakstā par hemoglobīnu un Bora efektu.
Visus rakstā uzskaitītos faktorus var novērtēt, veicot vienkāršas asins analīzes, piemēram, sarkano asins šūnu skaitu, hemoglobīna devu un skābekļa piesātinājumu asinīs (ar skābekli piesātinātā hemoglobīna procentuālo daudzumu salīdzinājumā ar kopējo hemoglobīna daudzumu asinīs).
